Question

隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重，國(guó)家擬于“十二五”期間，將二氧化硫（SO₂）排放量減少8%，氮氧化物（NO_x）排放量減少10%．目前，消除大氣污染有多種方法．

（1）處理NO_x的一種方法是利用甲烷催化還原NO_x．已知：

CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=﹣574kJ•mol^﹣1

CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=﹣1160kJ•mol^﹣1

則甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學(xué)方程式為　　．

（2）利用反應(yīng)6NO₂+8NH₃7N₂+12H₂O處理NO₂．當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，消耗的NO₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是　　L．NO₂也可用NaOH溶液吸收，生成兩種鹽，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：　　．

（3）降低汽車尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器，發(fā)生如下反應(yīng)：2NO（g）+2CO（g）⇌N₂（g）+2CO₂（g）；△H＜0．該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=　　，該反應(yīng)△S　　0（填“＞”或“＜”）若在一定溫度下，將2molNO、1molCO充入1L固定容積的容器中，反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)的濃度變化如圖所示．若保持溫度不變，20min時(shí)再向容器中充入CO、N₂各0.6mol，平衡將　　移動(dòng)（填“向左”、“向右”或“不”）．20min時(shí)，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致N₂濃度發(fā)生如圖所示的變化，則改變的條件可能是　　（填序號(hào)）．

①加入催化劑　  ②降低溫度   ③縮小容器體積　  ④增加CO₂的量

（4）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常溫下將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₄^2﹣而實(shí)現(xiàn)SO₂的處理（總反應(yīng)為2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄）．已知，含SO₂的廢氣通入含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺的溶液時(shí)，其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，則另一反應(yīng)的離子方程式為　　．

Answer 1

考點(diǎn)：

用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算；氧化還原反應(yīng)的計(jì)算；化學(xué)平衡常數(shù)的含義；化學(xué)平衡的影響因素．
專題：	氧化還原反應(yīng)專題；化學(xué)反應(yīng)中的能量變化；化學(xué)平衡專題．
分析：	（1）利用蓋斯定律分析，不管化學(xué)反應(yīng)是一步或分幾步完成，其反應(yīng)熱是不變的；依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式并計(jì)算反應(yīng)熱； （2）根據(jù)化合價(jià)的變化結(jié)合方程式計(jì)算；NaOH溶液吸收NO2，生成兩種鹽，二氧化氮被氧化生成硝酸根離子； （3）依據(jù)平衡常數(shù)概念列式計(jì)算，△S表示反應(yīng)的熵變，依據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷； （4）SO2轉(zhuǎn)化為SO42﹣該過(guò)程為氧氣氧化二價(jià)鐵離子到三價(jià)鐵離子，然后用三價(jià)鐵離子氧化二氧化硫到硫酸根離子，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式．
解答：	解：（1）①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣574kJ•mol﹣1 ②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJ•mol﹣1 由蓋斯定律計(jì)算（①+②）×得：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ•mol﹣1， 故答案為：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ•mol﹣1； （2）反應(yīng)6NO2+8NH37N2+12H2O中，6NO2中N元素化合價(jià)降低，由+4價(jià)降低到0價(jià)，則6molNO2參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移24mol電子，所以當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，消耗NO20.3mol，體積為6.72L， NaOH溶液吸收NO2，生成兩種鹽，二氧化氮被氧化生成硝酸根離子，同時(shí)二氧化氮被還原生成亞硝酸根離子，反應(yīng)方程式為：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O， 故答案為：6.72L   2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O； （3）反應(yīng)方程式2NO（g）+2CO（g）⇌2CO2（g）+N2（g）的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=， △S表示反應(yīng)的熵變，該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，所以△S＜0， 依據(jù)圖象分析，15分鐘時(shí)達(dá)到平衡時(shí)氮?dú)鉂舛葹?.2mol/L，NO平衡濃度為1.6mol/L，一氧化碳濃度為0.6mol/L，二氧化碳濃度為0.4mol/L，2NO（g）+2CO（g）⇌N2（g）+2CO2（g）△H＜0；平衡常數(shù)K===0.035，若保持溫度不變，20min時(shí)再向容器中充入CO、N2各0.6mol，濃度分別為c（NO）=1.6mol/L，c（CO）=0.6mol/L+0.6mol/L=1.2mol/L，c（N2）=0.2mol/L+0.6mol/L=0.8mol/L，c（CO2）=0.4mol/L；Qc==0.035=K，平衡不移動(dòng)， 20min時(shí)，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致N2濃度發(fā)生如圖1所示的變化，斜率減小反應(yīng)速率減小，氮?dú)鉂舛仍龃螅�反�?yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，則改變的條件可能是降溫， 故答案為：；＜；不；②； （4）常溫下將SO2轉(zhuǎn)化為SO42﹣而實(shí)現(xiàn)SO2的處理．含SO2的廢氣通入含F(xiàn)e2+、Fe3+的溶液時(shí)其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為：4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O，則另一反應(yīng)的離子方程式為三價(jià)鐵離子氧化二氧化硫到硫酸根離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe3++SO2+2H20=2Fe2++SO42﹣+4H+， 故答案為：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42﹣+4H+．
點(diǎn)評(píng)：	本題考查了反應(yīng)熱的計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象的綜合利用、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)方程式的書(shū)寫等知識(shí)，題目難度較大，試題的計(jì)算量較大，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力，（3）為難點(diǎn)，注意先計(jì)算出化學(xué)平衡常數(shù)，然后再根據(jù)濃度商判斷平衡移動(dòng)方向．